Kalkulator dnevnog spavanja beba | Dnevni raspored spavanja po dobi (0-24 mjeseci)

Kalkulator mokrog opsega

Uvod

Mokri opseg ključni je parametar u hidrauličkom inženjerstvu i mehanici fluida. Predstavlja duljinu poprečnog presjeka koji je u kontaktu s fluidom u otvorenom kanalu ili djelomično napunjenoj cijevi. Ovaj kalkulator omogućava određivanje mokrog opsega za različite oblike kanala, uključujući trapezne, pravokutne/quadratne i kružne cijevi, za potpuno i djelomično napunjene uvjete.

Kako koristiti ovaj kalkulator

1. Odaberite oblik kanala (trapezni, pravokutni/quadratni ili kružna cijev).
2. Unesite potrebne dimenzije:
   • Za trapezni: širina dna (b), dubina vode (y) i nagib strane (z)
   • Za pravokutni/quadratni: širina (b) i dubina vode (y)
   • Za kružnu cijev: promjer (D) i dubina vode (y)
3. Kliknite gumb "Izračunaj" za dobivanje mokrog opsega.
4. Rezultat će biti prikazan u metrima.

Napomena: Za kružne cijevi, ako je dubina vode jednaka ili veća od promjera, cijev se smatra potpuno napunjenom.

Provjera unosa

Kalkulator provjerava sljedeće korisničke unose:

• Sve dimenzije moraju biti pozitivni brojevi.
• Za kružne cijevi dubina vode ne može premašiti promjer cijevi.
• Nagib strane za trapezne kanale mora biti nenegativni broj.

Ako se otkriju nevažeći unosi, prikazat će se poruka o pogrešci i izračun se neće nastaviti dok se ne ispravi.

Formula

Mokri opseg (P) računa se različito za svaki oblik:

1. Trapezni kanal: $P = b + 2y\sqrt{1 + z^2}$ Gdje: b = širina dna, y = dubina vode, z = nagib strane

2. Pravokutni/Quadratni kanal: $P = b + 2y$ Gdje: b = širina, y = dubina vode

3. Kružna cijev: Za djelomično napunjene cijevi: $P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$ Gdje: D = promjer, y = dubina vode

   Za potpuno napunjene cijevi: $P = \pi D$

Izračun

Kalkulator koristi ove formule za izračun mokrog opsega na temelju korisničkog unosa. Evo detaljnog objašnjenja za svaki oblik:

1. Trapezni kanal: a. Izračunajte duljinu svake nagnutne strane: $s = y\sqrt{1 + z^2}$ b. Dodajte širinu dna i dvaput duljinu strane: $P = b + 2s$

2. Pravokutni/Quadratni kanal: a. Dodajte širinu dna i dvaput dubinu vode: $P = b + 2y$

3. Kružna cijev: a. Provjerite je li cijev potpuno ili djelomično napunjena usporedbom y i D b. Ako je potpuno napunjena (y ≥ D), izračunajte $P = \pi D$ c. Ako je djelomično napunjena (y < D), izračunajte $P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$

Kalkulator obavlja ove izračune koristeći aritmetiku s dvostrukom preciznošću kako bi osigurao točnost.

Jedinice i preciznost

• Sve ulazne dimenzije trebaju biti u metrima (m).
• Izračuni se obavljaju s aritmetikom dvostruke preciznosti.
• Rezultati se prikazuju zaokruženi na dvije decimale radi čitljivosti, ali interno izračunavanje zadržava punu preciznost.

Slučajevi upotrebe

Kalkulator mokrog opsega ima različite primjene u hidrauličkom inženjerstvu i mehanici fluida:

1. Projektiranje navodnjavanja: Pomaže u projektiranju učinkovitih navodnjavajućih kanala za poljoprivredu optimiziranjem protoka vode i minimiziranjem gubitaka.

2. Upravljanje oborinskim vodama: Pomaže u projektiranju sustava odvodnje i struktura za kontrolu poplava preciznim izračunavanjem kapaciteta i brzina protoka.

3. Pročišćavanje otpadnih voda: Koristi se u projektiranju kanalizacije i kanala postrojenja za pročišćavanje kako bi se osigurale pravilne brzine protoka i spriječilo taloženje.

4. Inženjering rijeka: Pomaže u analizi karakteristika protoka rijeka i projektiranju mjera zaštite od poplava pružajući ključne podatke za hidrauličko modeliranje.

5. Hidroenergetski projekti: Pomaže u optimizaciji projektiranja kanala za hidroelektrane maksimiziranjem energetske učinkovitosti i minimiziranjem utjecaja na okoliš.

Alternative

Dok je mokri opseg temeljni parametar u hidrauličkim izračunima, postoje i druge srodne mjere koje inženjeri mogu razmatrati:

1. Hidraulički radijus: Definiran kao omjer poprečnog presjeka i mokrog opsega, često se koristi u Manningovoj jednadžbi za protok u otvorenim kanalima.

2. Hidraulički promjer: Koristi se za necirkularne cijevi i kanale, definiran je kao četiri puta hidraulički radijus.

3. Površina protoka: Poprečni presjek protoka fluida, ključan za izračunavanje stopa istjecanja.

4. Gornja širina: Širina vodene površine u otvorenim kanalima, važna za izračunavanje učinaka površinske napetosti i isparavanja.

Povijest

Koncept mokrog opsega bio je bitan dio hidrauličkog inženjerstva stoljećima. Dobio je na značaju u 18. i 19. stoljeću razvojem empirijskih formula za protok u otvorenim kanalima, poput Chézyjeve formule (1769) i Manningove formule (1889). Ove formule uključivale su mokri opseg kao ključni parametar u izračunavanju karakteristika protoka.

Sposobnost preciznog određivanja mokrog opsega postala je ključna za projektiranje učinkovitih sustava za transport vode tijekom industrijske revolucije. Kako su se urbana područja širila i potreba za složenim sustavima upravljanja vodama rasla, inženjeri su sve više ovisili o izračunima mokrog opsega za projektiranje i optimizaciju kanala, cijevi i drugih hidrauličkih struktura.

U 20. stoljeću, napredci u teoriji mehanike fluida i eksperimentalnim tehnikama doveli su do dubljem razumijevanju odnosa između mokrog opsega i ponašanja protoka. Ovo znanje ugrađeno je u moderne modele računalne dinamike fluida (CFD), omogućavajući preciznije predviđanja složenih scenarija protoka.

Danas, mokri opseg ostaje temeljni koncept u hidrauličkom inženjerstvu, igrajući ključnu ulogu u projektiranju i analizi projekata vodnih resursa, sustava urbene odvodnje i studija okolišnih protoka.

Primjeri

Evo nekoliko primjera koda za izračun mokrog opsega za različite oblike:

1' Excel VBA Funkcija za mokri opseg trapeznog kanala
2Function TrapezoidWettedPerimeter(b As Double, y As Double, z As Double) As Double
3    TrapezoidWettedPerimeter = b + 2 * y * Sqr(1 + z ^ 2)
4End Function
5' Upotreba:
6' =TrapezoidWettedPerimeter(5, 2, 1.5)
7

1import math
2
3def circular_pipe_wetted_perimeter(D, y):
4    if y >= D:
5        return math.pi * D
6    else:
7        return D * math.acos((D - 2*y) / D)
8
9## Primjer upotrebe:
10diameter = 1.0  # metar
11water_depth = 0.6  # metar
12wetted_perimeter = circular_pipe_wetted_perimeter(diameter, water_depth)
13print(f"Mokri opseg: {wetted_perimeter:.2f} metara")
14

1function rectangleWettedPerimeter(width, depth) {
2  return width + 2 * depth;
3}
4
5// Primjer upotrebe:
6const channelWidth = 3; // metara
7const waterDepth = 1.5; // metara
8const wettedPerimeter = rectangleWettedPerimeter(channelWidth, waterDepth);
9console.log(`Mokri opseg: ${wettedPerimeter.toFixed(2)} metara`);
10

1public class WettedPerimeterCalculator {
2    public static double trapezoidWettedPerimeter(double b, double y, double z) {
3        return b + 2 * y * Math.sqrt(1 + Math.pow(z, 2));
4    }
5
6    public static void main(String[] args) {
7        double bottomWidth = 5.0; // metara
8        double waterDepth = 2.0; // metara
9        double sideSlope = 1.5; // horizontalno:vertikalno
10
11        double wettedPerimeter = trapezoidWettedPerimeter(bottomWidth, waterDepth, sideSlope);
12        System.out.printf("Mokri opseg: %.2f metara%n", wettedPerimeter);
13    }
14}
15

Ovi primjeri pokazuju kako izračunati mokri opseg za različite oblike kanala koristeći različite programske jezike. Možete prilagoditi ove funkcije svojim specifičnim potrebama ili ih integrirati u veće sustave hidrauličke analize.

Numerički primjeri

1. Trapezni kanal:

   • Širina dna (b) = 5 m
   • Dubina vode (y) = 2 m
   • Nagib strane (z) = 1.5
   • Mokri opseg = 11.32 m

2. Pravokutni kanal:

   • Širina (b) = 3 m
   • Dubina vode (y) = 1.5 m
   • Mokri opseg = 6 m

3. Kružna cijev (djelomično napunjena):

   • Promjer (D) = 1 m
   • Dubina vode (y) = 0.6 m
   • Mokri opseg = 1.85 m

4. Kružna cijev (potpuno napunjena):

   • Promjer (D) = 1 m
   • Mokri opseg = 3.14 m

Reference

1. "Mokri opseg." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Wetted_perimeter. Pristupljeno 2. srp. 2024.
2. "Manningova formula." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Manning_formula. Pristupljeno 2. srp. 2024.